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TEMPus VoLA:低加速度下的定时爱泼斯坦多压力舱

天体物理仪器与方法 2022-10-19 v1 地球与行星天体物理 流体动力学

摘要

行星系统形成领域广泛依赖于我们对原行星盘中气体与尘埃之间气动相互作用的理解。尤其重要的是触发流体不稳定性及尘埃颗粒团聚成 aggregate 并随后并入星子的机制。我们介绍了低加速度下的定时爱泼斯坦多压力舱(TEMPusVoLA),这是一种用于在微重力条件下研究颗粒动力学与稀薄气体的实验装置。该设施包含三个专用于研究气动过程的实验:i) 由集体颗粒-气体相互作用引起的压力梯度的发展,ii) 具有可变颗粒-气体速度的尘埃 aggregate 的阻力系数,iii) 尘埃对剪切流剖面及由此产生的湍流起始的影响。该方法相对于以往实验具有创新性,因为我们触及了尘埃颗粒堆积分数以及克努森数、斯托克斯数和雷诺数方面此前未探索的参数空间。所研究的机制也与我们理解诸如彗星核等活跃表面的尘埃发射相关,新的实验数据将有助于解释先前的数据集(Rosetta)并为未来的航天器观测(Comet Interceptor)做准备。我们报告了在多次飞行任务中测试过的实验性能。该项目现已准备好从额外的飞行任务中受益,以覆盖广泛的参数空间。成果将是一个综合框架,用于测试在空间类似条件下研究集体尘埃颗粒空气动力学的模型和数值方案。

关键词

引用

@article{arxiv.2209.00635,
  title  = {TEMPus VoLA: the Timed Epstein Multi-pressure Vessel at Low Accelerations},
  author = {Holly L. Capelo and Jonas Kühn and Antoine Pommerol and Daniele Piazza and Mathias Brändli and Romain Cerubini and Bernhard Jost and Jean-David Bodénan and Thomas Planchet and Stefano Spadaccia and Rainer Schräpler and Jürgen Blum and Maria Schönbächler and Lucio Mayer and Nicolas Thomas},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2209.00635},
  year   = {2022}
}

备注

26 pages, 24 figures; Accepted for publication in Review of Scientific Instruments